5 weetjes van onder het sterrenstof gehaald

Het universum is een stoffige boel. Maar in tegenstelling tot het stof dat onder je bed ligt, kan sterrenstof ons heel wat vertellen: van hoe sterren ontstaan tot hoe het universum ooit begon. Wist je bijvoorbeeld dat …

… sterrenstof het datingbureau van de ruimte is?

De ruimte tussen sterren bestaat grotendeels uit gas. Als atomen daarin rondzweven, moeten ze een gigantisch volume doorzoeken om andere atomen tegen te komen. Sterrenstof steekt daarbij een handje toe: als verschillende waterstofatomen op het oppervlak van zo’n stofkorrel terechtkomen, wordt het dankzij een reeks chemische reacties veel gemakkelijker om H2-moleculen te vormen.

Sterrenstof brengt ons ook boodschappen van ver voorbij ons zonnestelsel. De hoeveelheid stof toont ons bijvoorbeeld hoeveel generaties van sterren er al zijn geweest. We weten namelijk dat opeenvolgende sterren steeds meer zware elementen meedragen, zoals zuurstof en koolstof. Die worden gevormd door kernfusies in de kern van de ster. Met andere woorden: hoe meer zware stoffen, hoe meer sterren er al hebben bestaan. Al moeten we dat met een korrel (sterren)zout nemen, want gebeurtenissen zoals stellaire winden of de ontploffing van een supernova kunnen de hoeveelheid en de verdeling van het stof beïnvloeden.

… interstellaire stofdeeltjes tot duizend keer kleiner zijn dan zandkorrels?

Om precies te zijn heeft een typisch stofdeeltje een straal van zo’n 0,1 μm, ofwel 10.000 keer kleiner dan een millimeter. Dat betekent dat we ze in de ruimte niet zomaar kunnen zien: daarvoor is een ruimtetelescoop nodig. Die kan de deeltjes waarnemen door hun temperatuur: zo’n telescoop ziet in het verre infrarood- en submillimeter-golflengtegebied. In 2021 werd de James Webb Space Telescope gelanceerd. Die laat ons toe om voor het eerst het warme stof waar te nemen. Op een nieuwe dergelijke telescoop kan het nog even wachten zijn, want bij de selectie van ruimtemissies is dat meestal geen prioriteit.

Gelukkig kunnen we sterrenstof ook op heel wat andere manieren bestuderen. We bekijken bijvoorbeeld de samenstelling van primitieve meteorieten. Dat geeft ons bovendien de kans om het sterrenstof te bestuderen van sterren die leefden nog voor ons zonnestelsel ontstond. Sterrenstof regent ook non-stop neer op de aarde: zo werd er in 2019 nog vers sterrenstof gevonden op Antarctica.

… sterrenstof ons beeld van de Melkweg en andere melkwegstelsels vertekent?

We bestuderen sterren vaak aan de hand van de lichtstralen die we van hen opvangen. Sterrenstof zorgt er echter voor dat 30% van het sterrenlicht wordt verduisterd – in extreme gevallen zorgt het er zelfs voor dat we geen sterrenlicht meer kunnen zien.

Sterrenstof kan echter niet alle soorten licht even goed verduisteren: blauw licht wordt veel beter geabsorbeerd dan rood licht. Daardoor heeft een hemel vol sterrenstof vaak een rode gloed. Vandaar trouwens de Engelse naam voor dit fenomeen, dat wij ‘kleurexces’ noemen: ‘reddening’. Hoe verder een sterrencluster van onze Melkweg is gelegen, hoe meer het sterrenlicht wordt verduisterd. Bij alle observaties van sterren moeten we dus rekening houden met de invloed van sterrenstof en onze resultaten overeenkomstig corrigeren.

… wij allemaal voor 97% uit sterrenstof bestaan?

En dat is meer dan de meeste sterren, waar sterrenstof slechts voor zo’n 2% van de massa zorgt!

Hoe dat komt? Wel, sterren ontstaan uit sterrenstof. Dat zit zo: doorheen de ruimte verzamelt sterrenstof zich in gaswolken. Eens zo’n grote wolk van gas en stof voldoende massa heeft verzameld, kan hij onder invloed van zijn eigen zwaartekracht gaan samentrekken.

Dan moet de gaswolk wel voldoende koel zijn, en daarbij kan sterrenstof helpen: typisch (inter)stellair stof heeft een temperatuur van ongeveer -255° Celsius. Heel wat van de warmte in de gaswolk uit zich als UV- en optische straling. Sterrenstof kan die straling absorberen: de interne energie van de stofdeeltjes stijgt, waardoor de temperatuur van de gaswolk daalt. Als de gaswolk samentrekt, ontstaat er bovendien veel energie omdat de deeltjes tegen elkaar botsen. Sterrenstof voert die energie dan af, zodat de gaswolk verder kan samentrekken. Pas wanneer de samentrekkende materie dicht genoeg wordt, en daardoor opwarmt, kunnen er kernfusiereacties in gang gezet worden. Een ster is geboren.

Aan het einde van hun leven sturen sterren op verschillende manieren opnieuw sterrenstof de ruimte in: via pulsen, door sterrenwinden, of bij de enorme ontploffing waarmee een supernova zich vormt. Interstellaire stofdeeltjes vormen de bouwstenen voor steeds grotere korrels. Die gaan op hun beurt weer samen tot nog grotere korrels, en zo verder, tot zich zelfs planetenstelsels vormen. Uiteindelijk is alle organisch materiaal - en dus ook de mens - gemaakt van kosmisch stof.

… niet alle sterrenstof ook echt tussen de sterren vliegt?

Sterrenstof krijgt zijn naam afhankelijk van de locatie waar het zich bevindt. 

Circumgalactisch stof bevindt zich in de halo van sterrenstelsels. Dit stof kan samenklitten en zo intergalactische stofwolken vormen. Interplanetair stof bevindt zich dan weer, zoals de naam al laat vermoeden, tussen de verschillende planeten van één sterrenstelsel in. Deze deeltjes veroorzaken zodiakaal licht, een driehoekige gloed die vanuit de zon lijkt te vertrekken, en in ons halfrond vooral zichtbaar is na zonsondergang in de lente, of voor zonsopgang in de herfst.

Heel wat planeten hebben planetaire ringen om zich heen, en ook die bestaan voor een aanzienlijk deel uit stof: circumplanetair stof. Bij Jupiter, bijvoorbeeld, bestaat de meerderheid van de planetaire ringen uit stof. De ringen van Uranus hebben verhoudingsgewijs slechts een klein aandeel stof. Daarnaast zagen we al meermaals tekenen van circumplanetair stof rondom exoplaneten en kleinere objecten. Stellair stof of kosmisch stof is de overkoepelende term die voor alle locaties gebruikt kan worden.